Teoría cinética de los gases ideales

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Ahora se tratará de describir las propiedades térmicas de uno de los tipos de sistemas más simples: los gases ideales. Estos sistemas contienen números enormes de átomos o moléculas, y la única forma razonable de comprender sus propiedades térmicas cn base en la mecánica molecular, es encontrar determinadas cantidades dinámicas de tipo promedio y relacionar las propiedades físicas observadas del sistema con estas propiedades dinámicas molecuales en promedio. A esta ciencia se le conoce como teoría cinética y las técnicas para relacionar el comportamiento macroscópico global de los sistemas materiales con el comportamiento promedio de sus componentes moleculares constituyen la mecánica estadística.

[editar] Ecuación de estado

[editar] Punto crítico

Se dice que una sustancia se encuentra en equilibrio en el punto crítico, cuando desaparece la frontera bien definidad entre las fases líquida y gaseosa de la sustancia. A la temperatura y presión a las que esto ocurre se les conoce como temperatura crítica y presión crítica, y la densidad que alcanza se conoce como densidad crítica.

[editar] Gas Ideal

Se dice que un gas tiene un comportamiento como un gas ideal, si a temperaturas suficientemente altas y presiones suficientemente bajas, su densidad es mucho menor que la densidad crítica.

[editar] Ecuación de estado

En térmodinámica se entiende por ecuación de estado a una ecuación que describe las relaciones entre la presión, la temperatura y el volumen de un gas ideal. Como resultado de observaciones de gases reales a altas temperaturas y bajas presiones, se obtuvo la siguiente expresión para la ecuación de estado de un gas ideal:

P V = n R T

donde:

P es la presión a la que está sometida el gas,

V es el volumen que ocupa el gas,

n es la cantidad de moles del gas presente,

T es la temperatura absoluta del gas, y

R es la constante de los gases, cuyo valor es:

$R = 8,314 \left [ \frac{J}{mol.K} \right ] = 0,082 \left [ \frac{lit.atm}{mol.K}\right ] = 1,986\left [ \frac{cal}{mol.K} \right ]$

[editar] Ley de los gases ideales

Dado que n y R son constants para cada gas, la ecuación puede expresarse de la forma:

$PV = nRT \Longrightarrow \; \frac{PV}{T} = nR = K$

Por lo tanto, sin un sistema que se encuentra en un estado A tiene las coordenadas P₁, V₁ y T₁, al pasar a un estado B de coordenadas P₂, V₂ y T₂, se debe cumplir que:

$\frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_2V_2}{T_2}$

Ahora, si consideramos un proceso isobárico, entonces P₁ = P₂, y reemplazando en la ecuación anterior se tiene:

$\frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_1V_2}{T_2} \Longrightarrow \; \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \Longrightarrow \; \frac{V}{T} = constante$

llamada Ley de Charles.

En el caso de tener un proceso isócono, los volúmenes son V₁ = V₂, lo que implica que:

$\frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_2V_1}{T_2} \Longrightarrow \; \frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2} \Longrightarrow \; \frac{P}{T} = constante$

llamada Ley de Gay-Lussac.

Por último, para un proceso isotérmico, se tiene que T₁ = T₂, por lo tanto:

$\frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_2V_2}{T_1} \Longrightarrow \; P_1V_1 = P_2V_2 \Longrightarrow \; PV = constante$

llamada Ley de Boyle.

[editar] Véase también

Calor y trabajo (Continuación del estudio de la Teoría cinética de los gases ideales).
Calor y temperatura
Teoría cinética
Ley de los gases ideales
Constante universal de los gases ideales

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Categoría: Termodinámica

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Tabla de contenidos

[editar] Ecuación de estado

[editar] Punto crítico

[editar] Gas Ideal

[editar] Ecuación de estado

[editar] Ley de los gases ideales

[editar] Véase también

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